國營聯招 化工製程化工熱力學、化學反應工程學108 年第 8 題單選題考點:無關干擾項考點:總熵判斷邊界
於大氣下,將高溫10 g 鐵水倒入室溫鐵鍋內,下列何者之總熵變化可判定系統為自然程序?
A水
B鐵 + 大氣正確答案
C鐵 + 水
D鐵 + 水 + 大氣
B正確答案
熱力學第二定律:自然(不可逆)程序的判定需計算「系統+環境」即宇宙的總熵變化ΔS_total > 0,但本題邊界的選取關鍵在於確保包含所有熱交換路徑。
逐選項解析
A水無關干擾項✕ 易錯陷阱
水並不在本題情境中(題目是鐵水倒入鐵鍋,無液態水參與熱交換),選A明顯與題意無關,是干擾選項。
B鐵 + 大氣總熵判斷邊界✓ 正確
「鐵+大氣」構成完整的熱力系統:高溫鐵水(系統,失熱,ΔS_鐵<0)+ 大氣(環境,得熱,ΔS_大氣>0)。因不可逆傳熱,ΔS_total = ΔS_鐵 + ΔS_大氣 > 0,可確認為自然程序,邊界設定最小且完整。
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